NIAOT OpenIR
用于空间引力波探测的超稳摆镜机构关键技术研究
郑焜耀
Subtype硕士
Thesis Advisor许明明
2022-06
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Keyword引力波 摆镜机构 稳定性 动力学性能
Abstract

引力波的探测在最近几十年成为了科学界的研究热点。世界各国都相继开展了地面或是空间引力波探测器的建设。本文针对应用于空间引力波探测器的超稳摆镜机构,利用有限元仿真分析对摆镜机构的各项性能进行了深入研究,并通过实验研究了摆镜机构在地面环境中的稳定性。
首先,对摆镜机构进行了优化设计。通过在摆镜机构的各个部件上进行镂空或是减小尺寸来实现轻量化。同时,为了保证摆镜机构具有足够的强度和刚度,在关键的受力部位设计了肋板,并将框架设计为整体式结构。为机构的各个零部
件选择了合适的材料。优化设计后的摆镜机构的总质量为2.05kg,减重率达到67.6%。摆镜机构的总体尺寸也有所减小。优化设计后的摆镜机构的一阶固有频率为247.55Hz,可以满足设计指标要求。
随后,对摆镜机构在卫星发射过程中的动力学性能进行了仿真分析。根据空间项目的力学环境试验要求,对摆镜机构进行了谐响应分析、随机振动响应分析和加速度载荷响应分析。仿真分析的结果显示,摆镜机构可以承受发射环境中的载荷,结构不会发生塑性变形或者被破坏。
然后,对摆镜机构在热辐射作用下的稳定性进行了仿真分析。将反射镜镜面角度偏差算法与有限元仿真分析软件相结合,可以求解出时域中的反射镜镜面角度偏差值。再将反射镜的镜面角度偏差值转化为频域上的有效值谱密度函数
(ASD),便可以与设计指标要求进行比较。根据仿真分析的结果,当施加于温控箱内表面的温度载荷的变化幅值控制在0.1℃以内时,摆镜机构的稳定性可以
满足设计指标要求。
最后,在实验室中进行实验研究摆镜机构在地面环境中的稳定性。利用光电自准直仪测量摆镜机构的反射镜镜面角度偏差值。实验结果显示,地面环境中的噪声会对机构的稳定性造成很大的影响。

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1979
Collection中科院南京天光所知识成果
中国科学院南京天文光学技术研究所_学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
郑焜耀. 用于空间引力波探测的超稳摆镜机构关键技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2022.
Files in This Item:
There are no files associated with this item.
Related Services
Recommend this item
Bookmark
Usage statistics
Export to Endnote
Google Scholar
Similar articles in Google Scholar
[郑焜耀]'s Articles
Baidu academic
Similar articles in Baidu academic
[郑焜耀]'s Articles
Bing Scholar
Similar articles in Bing Scholar
[郑焜耀]'s Articles
Terms of Use
No data!
Social Bookmark/Share
All comments (0)
No comment.
 

Items in the repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.